(57)【要約】【課題】  低周波数の超音波を利用することによって低い出力で高い洗浄能力を得る。【解決手段】  超音波生体洗浄装置１は、超音波を発生する超音波振動子１１と、超音波振動子１１を駆動する駆動部１２と、超音波振動子１１からの超音波を歯列に伝達する超音波伝達媒体１３とを備え、駆動部１２は、超音波振動子１１及び超音波伝達媒体１３中に波数が半波長の整数倍である定在波を形成するべく超音波振動子１１を駆動する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を用いて生体の被洗浄部位を洗浄する超音波生体洗浄装置であって、
超音波を発生する超音波振動子と、
前記超音波振動子を駆動する駆動手段と、
前記超音波振動子からの超音波を前記被洗浄部位に伝達する超音波伝達媒体とを備え、
前記駆動手段は、前記超音波振動子及び超音波伝達媒体中に波数が半波長の整数倍である定在波を形成するべく前記超音波振動子を駆動することを特徴とする超音波生体洗浄装置。
【請求項２】
前記超音波振動子は、ボルト締めランジュバン型振動子であり、
前記駆動手段は、前記超音波振動子を厚み振動させることを特徴とする請求項１に記載の超音波生体洗浄装置。
【請求項３】
前記超音波伝達媒体を格納する容器を備え、
前記超音波伝達媒体は、液体状であることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波生体洗浄装置。
【請求項４】
前記超音波伝達媒体を前記容器に供給する媒体供給手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の超音波生体洗浄装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、超音波発振周波数の制御、超音波出力の制御、及び、間欠的に発振させる周期を制御する間欠発振制御の少なくとも１の機能を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の超音波生体洗浄装置。
【請求項６】
前記超音波伝達媒体の温度を制御する媒体温度制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の超音波生体洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて生体の被洗浄部位を洗浄する超音波生体洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体の被洗浄部位、例えば、歯を洗浄する場合には、電動歯ブラシ又は手動歯ブラシに歯磨き粉を付けて歯にブラシを押し付けて磨く方法が一般的である。しかし、このような方法では、歯に付着した汚れを単に歯ブラシで擦り取るにすぎないため、歯の裏側、歯と歯との隙間、歯肉上皮と歯冠との間隙等には歯ブラシが充分に届かず、汚れを充分に除去することは困難であった。
【０００３】
そこで、近年、超音波を用いて歯を洗浄する種々の方法が提案されている。例えば、超音波洗浄装置を、超音波を発生する超音波振動子をマウスピース形状の容器の底面や側面に埋設又は貼付して配設して構成し、ユーザがマウスピース形状の容器を口にくわえることによって、超音波振動子から歯に超音波の振動エネルギを付与する方法が提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
図１２は、上記の方法に係る超音波洗浄装置（以下、第１の超音波洗浄装置という）の構成図及び要部断面図である（特許文献１、図３、図４参照）。（ａ）は、第１の超音波洗浄装置の構成図であり、（ｂ）は超音波洗浄装置の要部断面図である。第１の超音波洗浄装置は、（ａ）に示すように、超音波を発生する振動板６と、振動板６を駆動する超音波振動発生装置５と、ユーザによって口にくわえられ、振動板６を固定するトレー型部３と、トレー型部３を口にくわえる際にユーザによって把持される把手４とを備えている。この第１の超音波洗浄装置によれば、振動板６から歯に超音波の振動エネルギが付与されるため、洗浄能力が向上される。
【０００５】
また、例えば、超音波振動子によって発生された超音波を、フレクシブルパイプを介してマウスピース形状の容器に供給される水等の液体を媒介として歯に超音波を伝達する方法が提案されている（特許文献３参照）。上記の方法に係る超音波洗浄装置（以下、第２の超音波洗浄装置という）によれば、液体を媒介として歯に超音波の振動エネルギが歯に伝達されるため洗浄能力が向上される。
【特許文献１】特開昭５７−１７３０５２号公報
【特許文献２】特開平１１−３０９１６０号公報
【特許文献３】特開昭６３−８２６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、第１の超音波洗浄装置は、振動板６をユーザによって口にくわえられるトレー型部３に固定するため、振動板６が小型であり且つ薄型である必要がある。そこで、振動板６の発振周波数は、小型であり且つ薄型であるために必然的に、数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚと比較的高い周波数となり、歯垢等の落ち難い汚れを洗浄するためには数十ワット以上の大きな出力が必要になると共に、振動板６が歯列全体に接触する必要があるため比較的大きな外形となり高価になるという課題があった。
【０００７】
また、第２の超音波洗浄装置は、液体内を高効率に（減衰を抑制して）超音波を伝達させるために、超音波の波長を短くする必要があり、超音波の周波数は数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚと比較的高い周波数となり、上記と同様の課題があった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、低周波数の超音波を利用することによって低い出力で高い洗浄能力を有する超音波生体洗浄装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の超音波生体洗浄装置は、超音波を用いて生体の被洗浄部位を洗浄する超音波生体洗浄装置であって、超音波を発生する超音波振動子と、前記超音波振動子を駆動する駆動手段と、前記超音波振動子からの超音波を前記被洗浄部位に伝達する超音波伝達媒体とを備え、前記駆動手段が、前記超音波振動子及び超音波伝達媒体中に波数が半波長の整数倍である定在波を形成するべく前記超音波振動子を駆動することを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、駆動手段によって、超音波振動子が駆動され、超音波振動子によって、超音波が発生される。そして、超音波伝達媒体によって、超音波振動子からの超音波が生体の被洗浄部位に伝達される。ここで、駆動手段によって、前記超音波振動子及び超音波伝達媒体中に波数が半波長の整数倍である定在波を形成するべく超音波振動子が駆動される。
【００１１】
従って、超音波振動子及び超音波振動子からの超音波を生体の被洗浄部位に伝達する超音波伝達媒体中に波数が半波長の整数倍である定在波が形成されるため、低周波数の超音波を利用することが可能となり、低い出力で高い洗浄能力が得られる。
【００１２】
請求項２に記載の超音波生体洗浄装置は、前記超音波振動子が、ボルト締めランジュバン型振動子であり、前記駆動手段が、前記超音波振動子を厚み振動させることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、超音波振動子が、ボルト締めランジュバン型振動子であり、駆動手段によって、この超音波振動子が厚み振動される。超音波振動子が、ボルト締めされた振動子であるため、振動子内の接合面が剥離する等の損傷を受けることが防止される。また、超音波振動子がランジュバン型振動子であり、且つ、厚み振動されるため、高効率に超音波を超音波伝達媒体に伝達することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の超音波生体洗浄装置は、前記超音波伝達媒体を格納する容器を備え、前記超音波伝達媒体が、液体状であることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、容器によって液体状である超音波伝達媒体が格納されているため、液体状である超音波伝達媒体が、生体の細かい隙間、例えば、歯間や歯周ポケット等の隙間に入り込み、更に洗浄能力が向上される。ここで、液体状とは、液体及びジェル状を含む概念であり、流動性を有し粘度が所定値以下であるものをいう。また、液体に薬効成分や歯磨き成分を混させたものも含んでいる。
【００１６】
請求項４に記載の超音波生体洗浄装置は、前記超音波伝達媒体を前記容器に供給する媒体供給手段を備えることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、媒体供給手段によって、超音波伝達媒体が容器に供給されるため、洗浄によって量が減少した超音波伝達媒体の補給や汚れた超音波伝達媒体の交換等が容易に行われ、ユーザの利便性が向上される。
【００１８】
請求項５に記載の超音波生体洗浄装置は、前記駆動手段が、超音波発振周波数の制御、超音波出力の制御、及び、間欠的に発振させる周期を制御する間欠発振制御の少なくとも１の機能を備えることを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、駆動手段が、超音波発振周波数の制御、超音波出力の制御、及び、間欠的に発振させる周期を制御する間欠発振制御の少なくとも１の機能を備えるため、被洗浄部位の種類、汚れの種類、生体であるユーザの好み及び体調等に合わせて洗浄能力等を調整することが可能となる。
【００２０】
請求項６に記載の超音波生体洗浄装置は、前記超音波伝達媒体の温度を制御する媒体温度制御手段を備えることを特徴としている。
【００２１】
上記の構成によれば、媒体温度制御手段によって、超音波伝達媒体の温度が制御されるため、被洗浄部位の種類、汚れの種類、生体であるユーザの好み及び体調等に合わせて洗浄能力等を調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、超音波振動子及び超音波振動子からの超音波を生体の被洗浄部位に伝達する超音波伝達媒体中に波数が半波長の整数倍である定在波が形成されるため、低周波数の超音波を利用することが可能となり、低い出力で高い洗浄能力を得ることができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、超音波振動子が、ボルト締めされた振動子であるため、振動子内の接合面が剥離する等の損傷を受けることを防止できる。また、超音波振動子がランジュバン型振動子であり、且つ、厚み振動されるため、高効率に超音波を超音波伝達媒体に伝達することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、容器によって液体状である超音波伝達媒体が格納されているため、液体状である超音波伝達媒体が、生体の細かい隙間、例えば、歯間や歯周ポケット等の隙間に入り込み、更に洗浄能力を向上できる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、媒体供給手段によって、超音波伝達媒体が容器に供給されるため、洗浄によって量が減少した超音波伝達媒体の補給や汚れた超音波伝達媒体の交換等を容易に行うことができ、ユーザの利便性を向上できる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、駆動手段が、超音波発振周波数の制御、超音波出力の制御、及び、間欠的に発振させる周期を制御する間欠発振制御の少なくとも１の機能を備えるため、被洗浄部位の種類、汚れの種類、生体であるユーザの好み及び体調等に合わせて洗浄能力等を調整することができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、媒体温度制御手段によって、超音波伝達媒体の温度が制御されるため、被洗浄部位の種類、汚れの種類、生体であるユーザの好み及び体調等に合わせて洗浄能力等を調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明に係る超音波生体洗浄装置の断面図及び超音波生体洗浄装置で生成される定在波振動の一例である。（ａ）は、超音波生体洗浄装置の断面図であり、（ｂ）は、超音波生体洗浄装置で生成される定在波振動である。本実施形態において、超音波生体洗浄装置は、人間の歯列の洗浄を行うものである。つまり、被洗浄部位は、歯列である。
【００２９】
まず、図１（ａ）を用いて、超音波生体洗浄装置１の構成を説明する。超音波生体洗浄装置１は、超音波を発生する超音波振動子１１と、超音波振動子１１を駆動する駆動部１２（駆動手段に相当する）と、超音波振動子１１からの超音波を歯列に伝達する超音波伝達媒体１３と、超音波伝達媒体１３を格納する容器１４と、超音波伝達媒体１３を容器１４に供給する媒体供給部１６（媒体供給手段に相当する）と、超音波振動子１１、駆動部１２及び媒体供給部１６を収納するハウジング１５とを備えている。
【００３０】
超音波振動子１１は、駆動部１２に駆動されて厚み振動して超音波を発生し、超音波伝達媒体１３に超音波を伝達するものであって、圧電振動子が金属からなる電極で挟まれてボルト締めされたランジュバン型振動子である。圧電振動子を用いることにより、比較的安価な超音波振動子１１が構成される。
【００３１】
ここで、圧電振動子はセラミックス等からなり、電極はニッケル、ベリリウム等からなる。そこで、超音波振動子１１が高い導電率を有するため、高効率な振動が可能となる。また、超音波伝達媒体１３側の電極はマイナス側（接地側）に設定されている。そこで、生体の被洗浄部位である歯列への漏電が確実に防止できる。更に、圧電振動子は偶数個（例えば、２個）配設されている（図５参照）。そこで、出力の大きな超音波振動子１１が得られると共に、生体の被洗浄部位である歯列等への漏電が更に確実に防止できる。
【００３２】
駆動部１２は、蓄電池（図示省略）を備え、蓄電池からの電力を超音波振動子１１を駆動するものであって、具体的には、超音波振動子１１の圧電素子に電力を供給するものである。また、駆動部１２は、超音波振動子１１及び超音波伝達媒体１３中に波数が半波長の整数倍である定在波を形成するべく超音波振動子１１を駆動するものである。なお、後述するように、駆動部１２は、超音波発振周波数を制御する周波数制御部１２ｃ、超音波出力を制御する出力制御部１２ｄ、及び、間欠的に発振させる周期を制御する間欠発振周波数制御部１２ｅ等を備えている（図８参照）。蓄電池を備えているため、超音波生体洗浄装置１を洗面所、風呂場等の水周りで安全に且つ手軽に使用することができる。
【００３３】
超音波伝達媒体１３は、超音波振動子１からの超音波を歯列に伝達する液体状である。ここで、液体状とは、水等の液体及びジェル状の物質を含む概念であり、流動性を有し粘度が所定値範囲内であるものをいう。また、液体に薬効成分や歯磨き成分を混させたものも含んでいる。なお、ここでは、超音波伝達媒体１３は、ジェル状の物質である。また、超音波伝達媒体１３の音響インピーダンス値は、水の音響インピーダンス値（１．５×１０６Ｎ・ｓ／ｍ３）と略一致することが好ましく、例えば、１．０×１０６Ｎ・ｓ／ｍ３〜３．０×１０６Ｎ・ｓ／ｍ３の範囲内である。この場合には、超音波伝達媒体１３が被洗浄部位に接触することによる超音波の定在波振動の減衰が少なくなり、エネルギ効率が向上する。
【００３４】
容器１４は、超音波伝達媒体１３を格納するものであって、プラスティック等からなる略馬蹄形（略マウスピース形状）の歯列を覆う形状をしている。容器１４の上面の少なくとも一部は開放されており、その開放されている位置から被洗浄部位である歯列が挿入され、超音波伝達媒体１３と歯列とが接触して超音波が歯列に伝播される。
【００３５】
ハウジング１５は、超音波振動子１１、駆動部１２及び媒体供給部１６を収納する略円筒形のものである。ハウジング１５は、歯列を洗浄する際にユーザによって把持される箇所であるため、把持し易い形状及び大きさに構成されている。例えば、ハウジング１５の外周部に把持され易いように、凹凸を施し、更に滑り止めのためにラバー等を貼付してもよい。
【００３６】
媒体供給部１６は、超音波伝達媒体１３を格納する媒体タンク１６１と、媒体タンク１６１内の超音波伝達媒体１３を吸い出すポンプ１６２と、ポンプ１６２から吐出された超音波伝達媒体１３を容器１４に導く樹脂、ゴム等からなるホース１６３とを備えている。
【００３７】
媒体タンク１６１は、超音波伝達媒体１３を格納する略円筒形のタンクであって、媒体タンク１６１とポンプ１６２との接続部は、ワンタッチで取り付け及び取り外しが可能な構造となっており、予備の媒体タンク１６１と容易に交換可能に構成されている。
【００３８】
ポンプ１６２は、媒体タンク１６１内の超音波伝達媒体１３を吸い出しホース１６３を介して超音波伝達媒体１３を容器１４に吐出するものであって、ユーザによる操作を受け付ける操作部（図示省略）にポンプ１６２をオンオフするスイッチが設けられており、容器１４内の超音波伝達媒体１３の量が減少した場合等にスイッチがオンされ、超音波伝達媒体１３が容器１４に補給される。
【００３９】
ここでは、縦波である超音波振動を便宜上横波として図示し、超音波の進行方向を白抜きの矢印で図示している。超音波振動子１１の端面（超音波放射面という）１１２から放射された超音波は、容器１４内の超音波伝達媒体１３を伝播し、容器１４の超音波振動子１１と対向する側の端面１４１で反射され反射波が発生する。そして、反射波と入射波とが干渉することによって定在波が生じるように超音波振動子１１の振動数（＝超音波の周波数ｆ）が選定されている。すなわち、駆動部１２は、超音波振動子１１を容器１４内の超音波伝達媒体１３に定在波が形成される周波数ｆで駆動するものである。
【００４０】
次に、図１（ｂ）を用いて、超音波生体洗浄装置１で生成される定在波振動について説明する。定在波は、超音波振動子１１の容器１４と対向する側の端面１１１から、容器１４の超音波振動子１１と対向する側の端面１４１までの距離ＬＴの範囲内で形成される。超音波振動子１１の容器１４と対向する側の端面１１１及び容器１４の超音波振動子１１と対向する側の端面１４１は、音響インピーダンスの大小関係により開放端となる。
【００４１】
そこで、距離ＬＴの範囲内で形成される定在波の基本波ＦＷ１（最も周波数の低い定在波＝最も波長の長い定在波）は、波長λ１の１／２が距離ＬＴと一致するものとなる。すなわち、基本波ＦＷ１の波長λ１の長さは、距離ＬＴの２倍（２×ＬＴ）である。距離ＬＴの範囲内で形成される定在波は、基本波ＦＷ１と基本波ＦＷ１の高調波ＦＷＮ（Ｎは、２以上の整数）とである。なお、ここでは、後述するように、超音波振動子１１の振動数（＝超音波の周波数ｆ）は、２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚに設定され、高調波ＦＷ３（第３高調波）が主に使用される。なお、主に使用される高調波ＦＷ３の場合には、超音波振動子１１内に節平面ＢＰＬが生成される。
【００４２】
図２は、超音波生体洗浄装置１の使用状態を説明するための説明図の一例である。（ａ）は上側の歯列を洗浄する場合の説明図であり、（ｂ）は下側の歯列を洗浄する場合の説明図である。上側の歯列を洗浄する場合には、ユーザによってハウジング１５が把持され、（ａ）に示すように、容器１４の開口部が上側に向けられ、開口部から歯列ＴＨが挿入された状態で使用される。下側の歯列を洗浄する場合には、ユーザによってハウジング１５が把持され、（ｂ）に示すように、容器１４の開口部が下側に向けられ、開口部から歯列ＴＨが挿入された状態で使用される。超音波伝達媒体１３がジェル状の物質である（比較的粘度の高い物質である）ため、（ｂ）に示すように、容器１４の開口部が下側に向けられた状態でも超音波伝達媒体１３が容器１４から流下することはなく、下側の歯列を容易に洗浄することができる。
【００４３】
図３は、図２の部分拡大図の一例である。図３に示すように、超音波振動子１１で発生された超音波は、矢印ＷＶＣのように超音波伝達媒体１３を介して歯列ＴＨの表面に伝達されるため、歯列ＴＨを超音波振動子１１の超音波放射面１１２に直接接触することなく洗浄することが可能となり、歯列ＴＨが超音波振動子１１の超音波放射面１１２に直接接触した場合に発生する可能性のある悪影響（痛み、発熱等）を確実に防止できる。また、超音波伝達媒体１３が液状体であるため、歯間の洗浄し難い部位にも唾液ＳＬＶを介して超音波振動が伝達されるため、容易に且つ綺麗に洗浄することができる。
【００４４】
図４は、超音波振動子１１のハウジング１５への固定方法の説明図である。図１に示すように、主に使用される高調波ＦＷ３の場合には、超音波振動子１１内に節平面ＢＰＬが生成されるため、この節平面ＢＰＬ近傍に超音波振動子１１の突出部１１ａを設け、突出部１１ａをハウジング１５に固定する。このように固定すると、機械的固定点が節平面ＢＰＬ近傍となるため、ハウジング１５へ伝播する超音波振動子１１からの振動エネルギが抑制され、効率的に超音波振動を超音波伝達媒体１３に伝播することができる。更に、ハウジング１５における突出部１１ａの固定部にＯリング状のゴム等からなる弾性体１５ａを配設することにより、節平面ＢＰＬに残留する超音波振動を吸収することができるため、ハウジング１５に伝播する振動を更に確実に抑制することができる。
【００４５】
図５は、超音波振動子１１の分解組み立て図の一例である。超音波振動子１１は、駆動部１２から電力を供給されて超音波を発生する２個の略円筒形の圧電素子１１ｂと、圧電素子１１ｂの両側に超音波振動子１１から放射される超音波の波長を調整する２個の略円筒形の波長調整部材１１ｃと、圧電素子１１ｂに電力を供給する電極として機能する導電性金属シート１１ｄと、超音波振動子１１から放射される超音波を効率的に超音波伝達媒体１３に伝達するホーン１１ｅと、圧電素子１１ｂ、波長調整部材１１ｃ、導電性金属シート１１ｄの略中央部の開口部を貫通し、ホーン１１ｅに形成された雌ネジに螺合によって締結される止めボルト１１ｆとを備えている。このように、止めボルト１１ｆによって各部が固定されているため、振動子内の接合面が剥離する等の損傷を受けることを防止できる。
【００４６】
図６は、ホーン１１ｅの形状を説明するための断面図の一例である。ホーン１１ｅは、超音波放射面１１２から放射される超音波の強度を増幅するために、圧電素子１１ｂ側から超音波放射面１１２側に向けて、断面積が小さくなる形状を有している。このような形状ホーンとして、（ａ）は、断面積が一定の円柱形の２本の棒が軸心を一致させて接続された段つきステップ型ホーンであり、（ｂ）は、テーパが施され円錐台形状のコニカル型ホーンであり、（ｃ）は、軸心方向の断面積が指数関数的に変化するエクスポーネンシャル型ホーンである。
【００４７】
（ａ）に示すステップ型ホーンは、増幅率が高いが、加工が困難で、耐久性に劣る。（ｂ）に示すステップ型ホーンは、増幅率が低いが、加工が容易で、耐久性に優れている。（ｃ）に示すエクスポーネンシャル型ホーンは、増幅率が中程度であり、加工が困難で、耐久性に優れている。ここでは、エクスポーネンシャル型ホーンを使用する。
【００４８】
図７は、容器１４とハウジング１５との接続状態を示す模式図の一例である。容器１４は、ハウジング１５のネジ部（図示省略）と螺合によって締結されるネジ部１４１を備えており、ハウジング１５に着脱可能に構成されている。従って、容器１４が汚れた場合や、ユーザに合わせて容器１４を別の形状を有する容器１４に変更する場合等において、容器１４の取り替えが容易となり、ユーザの利便性が向上する。
【００４９】
図８は、駆動部１２の機能構成図の一例である。図８の（ａ）は、駆動部１２の機能構成図であり、（ｂ）は後述する間欠発振周波数制御の説明図である。駆動部１２は、超音波生体洗浄装置１の洗浄能力を制御する制御部として、容器１４内に配設されたヒータ１２ａ１を用いて超音波伝達媒体１３の温度を制御する温度制御部１２ａと、超音波振動子１１と超音波伝達媒体１３との間の電気−音響変換効率を変更することによって超音波伝達媒体１３の温度を制御する変換効率制御部１２ｂと、超音波の周波数を制御する周波数制御部１２ｃと、超音波の出力を制御する出力制御部１２ｄと、超音波振動子１１を間欠的に発振させ、その周期を制御する間欠発振周波数制御部１２ｅとを備えている。
【００５０】
温度制御部１２ａは、容器１４内に配設されたヒータ１２ａ１を用いて超音波伝達媒体１３の温度を制御するものである。ヒータ１２ａ１としてペルチェ素子等を用いることができる。超音波伝達媒体１３の温度を上げる程、洗浄能力が向上するため、超音波伝達媒体１３の温度を制御することによって洗浄能力を制御することができる。
【００５１】
変換効率制御部１２ｂは、超音波振動子１１と超音波伝達媒体１３との間の電気−音響変換効率を変更することによって超音波伝達媒体１３の温度を制御するものである。電気−音響変換効率が下がる程、超音波伝達媒体１３の発熱が多くなり、超音波伝達媒体１３の温度が上昇する。そこで、電気−音響変換効率を制御することによって超音波伝達媒体１３の温度を制御することができ、洗浄能力を制御することができる。
【００５２】
周波数制御部１２ｃは、超音波振動子１１から出力される超音波の周波数を制御するものであって、超音波の周波数を制御することによって、図１に示す定在波の周波数ｆ（波長λ）を制御するものである。定在波の周波数ｆが低い程、洗浄能力が高いため、定在波の周波数ｆを制御することによって洗浄能力を制御することができる。また、定在波においては、節の位置の洗浄能力が高く、腹の位置の洗浄能力が低いため、定在波の周波数ｆを変更することによって、洗浄能力の高い位置及び低い位置をズラすことができるため、定在波の周波数ｆを変更することによって、均一に洗浄することができる。なお、ここでは、周波数制御部１２ｃは、周波数ｆを高い洗浄能力が得られる２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの範囲で変更するものである。
【００５３】
出力制御部１２ｄは、超音波振動子１１の圧電素子に付与する電力を制御することによって超音波振動子１１から放射される超音波の出力を制御するものである。超音波の出力が大きい程、洗浄能力が高いため、超音波の出力を制御することによって洗浄能力を制御することができる。
【００５４】
間欠発振周波数制御部１２ｅは、超音波振動子１１を間欠的に発振させ、その周期を制御するものである。図８の（ｂ）を用いて、より具体的に説明する。図の横軸は時間であり、縦軸は超音波振動子１１から出力される超音波の振幅である。超音波振動子１１を発振させて超音波を出力させる期間である発振期間Ｔ１と、超音波振動子１１を発振させずに超音波を出力させない期間である停止期間Ｔ２とを交互に繰り返すことを間欠発振という。図８の（ｂ）に、発振期間Ｔ１中の振動の状態を横軸方向に拡大して示している。発振期間Ｔ１中は、超音波振動子１１は周期ＴＷが一定（すなわち、周波数ｆが一定）の正弦波振動をしている。そして、発振期間Ｔ１と停止期間Ｔ２との和を間欠発振周期ＴＢという。また、間欠発振周波数ＦＢは、１／ＴＢである。
【００５５】
発振期間Ｔ１を大きくする程、あるいは、停止期間Ｔ２を小さくする程、洗浄能力を大きくすることができる。ここでは、発振期間Ｔ１を一定（例えば、０．５秒）として停止期間Ｔ２を制御することによって間欠発振周期ＴＢを制御し、結果として間欠発振周波数ＦＢを制御するものとする。間欠発振周波数ＦＢが高い程、間欠発振周期ＴＢが短く、停止期間Ｔ２が短いため、洗浄能力が向上する。従って、間欠発振周波数ＦＢを制御することによって洗浄能力を制御することができる。
【００５６】
また、間欠発振周波数制御部１２ｅによって、超音波振動子１１を間欠的に発振させることにより、超音波振動子１１の発熱や図４の弾性体１５ａの磨耗を抑制することができる。
【００５７】
図１０は、駆動部１２の蓄電池を充電する充電装置２の外観図の一例である。充電装置２は、商用電源に接続されるコンセント２１と、コンセントから伝送される交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ２２とを備えている。充電装置２の筐体には、超音波生体洗浄装置１のハウジング１５の下部と嵌合するように凹部が形成されており、その凹部にはＡＣ−ＤＣコンバータ２２の出力端子が配設されている。また、超音波生体洗浄装置１のハウジング１５の下部には、駆動部１２の蓄電池に電力を供給する入力端子が配設されており、充電装置２の筐体の凹部に超音波生体洗浄装置１のハウジング１５が嵌合されると、ＡＣ−ＤＣコンバータ２２の出力端子と蓄電池に電力を供給する入力端子とが接続されるように構成されている。
【００５８】
上述のように超音波生体洗浄装置１が構成されているため、超音波振動子１１からの超音波を生体の被洗浄部位（ここでは、歯列ＴＨ）に伝達する超音波伝達媒体１３中に波数が半波長の整数倍である定在波が形成され、低周波数の超音波を利用することが可能となり、低い出力で高い洗浄能力が得られる。
【００５９】
また、超音波振動子１１が、ボルト締めされた振動子であるため、振動子内の接合面が剥離する等の損傷を受けることが防止される。また、超音波振動子１１がランジュバン型振動子であり、且つ、厚み振動されるため、高効率に超音波を超音波伝達媒体１３に伝達することが可能となる。
【００６０】
さらに、超音波伝達媒体１３が液体状であるため、生体の細かい隙間、例えば、歯間や歯周ポケット等の隙間に入り込み、更に洗浄能力が向上される。
【００６１】
加えて、媒体供給部１６によって、超音波伝達媒体１３が容器１４に供給されるため、洗浄によって量が減少した超音波伝達媒体１３の補給や汚れた超音波伝達媒体１３の交換等が容易に行われ、ユーザの利便性が向上される。
【００６２】
また、駆動部１２が、温度制御部１２ａ、変換効率制御部１２ｂ、周波数制御部１２ｃ、出力制御部１２ｄ及び間欠発振周波数制御部１２ｅを備えるため、被洗浄部位の種類、汚れの種類、生体であるユーザの好み及び体調等に合わせて洗浄能力を調整することが可能となる。
【００６３】
なお、本発明は以下の形態をとることができる。
【００６４】
（Ａ）本実施形態においては、超音波伝達媒体１３がジェル状の物質である場合について説明したが、より粘度の低い水等である形態でもよい。さらに、水に薬効成分や歯磨き成分を混させた形態でもよく、電解水である形態でもよい、これらの場合には、さらに洗浄能力を向上することができる。
【００６５】
（Ｂ）本実施形態においては、容器１４が超音波伝達媒体１３を格納する場合について説明したが、容器１４が超音波伝達媒体１３を格納すると共に、内面にブラシが植設されている形態でもよい。図１０は、内面にブラシが植設された容器１４の概念図の一例である。（ａ）は、側面断面図であり、（ｂ）は上面図である。ブラシＢＲが容器１４の内面に植設されているため、超音波による洗浄に加えてブラシＢＲによる擦り又は磨き等の物理的洗浄が行われ、洗浄能力が向上する。
【００６６】
（Ｃ）本実施形態においては、媒体供給部１６を備える場合について説明したが、媒体供給部１６に加えて容器１４内の超音波伝達媒体１３を排出する媒体排出部を備える形態でもよい。図１１は、媒体排出部を備える超音波生体洗浄装置１の構成図の一例である。媒体排出部１７は、超音波伝達媒体１３を格納する媒体タンク１７１と、媒体タンク１７１内に超音波伝達媒体１３を吐出するポンプ１７２と、容器１４内の超音波伝達媒体１３をポンプ１７２に導く樹脂、ゴム等からなるホース１７３とを備えている。
【００６７】
媒体タンク１７１は、超音波伝達媒体１３を格納する略円筒形のタンクであって、媒体タンク１７１とポンプ１７２との接続部は、ワンタッチで取り付け及び取り外しが可能な構造となっており、予備の媒体タンク１７１と容易に交換可能に構成されている。
【００６８】
ポンプ１７２は、容器１４内の超音波伝達媒体１３を吸い出しホース１６３を介して超音波伝達媒体１３を媒体タンク１７１に吐出するものであって、ユーザによる操作を受け付ける操作部（図示省略）にポンプ１７２をオンオフするスイッチが設けられており、容器１４内の超音波伝達媒体１３が汚れた場合等にスイッチがオンされ、超音波伝達媒体１３が媒体タンク１７１に排出される。
【００６９】
この場合には、汚れた超音波伝達媒体１３を回収することができると共に、媒体タンク１７１が容易に交換可能であるために超音波伝達媒体１３を使用する場所が水周りに限定されず、ユーザの利便性が向上される。また、ポンプ１６２とポンプ１７２とを同時にオンし、図中の矢印のように超音波伝達媒体１３を流動させてもよい。
【００７０】
（Ｄ）本実施形態においては、被洗浄部位を超音波によって洗浄する場合について説明したが、超音波に加えて紫外線を照射する形態でもよい。この場合には、紫外線に殺菌作用があるため、被洗浄部位を更に清潔にすることができる。
【００７１】
（Ｅ）本実施形態においては、被洗浄部位が歯列ＴＨである場合について説明したが、その他の部位、例えば、爪の間等のブラシ等による擦り又は磨き等の物理的洗浄では汚れの落ち難い部位でもよい。この場合には、被洗浄部位の形状に合わせて容器１４等の形状を選定すればよい。
【００７２】
（Ｆ）本実施形態においては、駆動部１２が温度制御部１２ａ、変換効率制御部１２ｂ、周波数制御部１２ｃ、出力制御部１２ｄ及び間欠発振周波数制御部１２ｅを備える場合について説明したが、温度制御部１２ａ、変換効率制御部１２ｂ、周波数制御部１２ｃ、出力制御部１２ｄ及び間欠発振周波数制御部１２ｅの内少なくとも１の機能部を備える形態でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る超音波生体洗浄装置の断面図及び超音波生体洗浄装置で生成される定在波振動の一例である。
【図２】超音波生体洗浄装置の使用状態を説明するための説明図の一例である。
【図３】図２の部分拡大図の一例である。
【図４】超音波振動子のハウジングへの固定方法の説明図である。
【図５】超音波振動子の分解組み立て図の一例である。
【図６】ホーンの形状を説明するための断面図の一例である。
【図７】容器とハウジングとの接続状態を示す模式図の一例である。
【図８】駆動部の機能構成図の一例である。
【図９】駆動部の蓄電池を充電する充電装置の外観図の一例である。
【図１０】内面にブラシが植設された容器の概念図の一例である。
【図１１】媒体排出部を備える超音波生体洗浄装置の構成図の一例である。
【図１２】従来の超音波洗浄装置の構成図及び要部断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  超音波洗浄装置
１１  超音波振動子
１２  駆動部（駆動手段）
１３  超音波伝達媒体
１４  容器
１５  ハウジング
１６  媒体供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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